Contents
1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
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References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5
2 Basic Principles of LED . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
7
2.1 LED Luminescence Principle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
7
2.1.1 History and Principle of Lighting Source . . . . . . . . . . . . .
7
2.1.2 p–n Junction and the Principle of LED
Luminescence . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
8
2.2 Radiation and Non-radiation Recombination . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
2.3 LED Optical and Electrical Characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
2.3.1 LED Quantum Efficiency . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
2.3.2 Radiation Spectrum . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
2.3.3 Basic Photometric Concepts in LED . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
2.3.4 Electrical Characteristics of LED . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
2.4 Principle of White LED . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
2.4.1 The Principle of Three Primary Colors
and Addition of Light . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
2.4.2 The Realization Method of White LED . . . . . . . . . . . . . . 15
References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
3 Properties and Testing of Group III-Nitride LED Materials . . . . . . . 19
3.1 Crystal Structure and Band Structure of Group III Nitride . . . . . . 19
3.1.1 Crystal Structure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
3.1.2 Band Structure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
3.2 Polarization Effect of Group III Nitride Materials . . . . . . . . . . . . . 23
3.2.1 Polarization Effect . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
3.2.2 Influence of Polarization Effect . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
3.3 Doping of Group III-Nitride LED Materials . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
3.3.1 Doping of Nitride LED Materials . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
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1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
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References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
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2 Basic Principles of LED . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
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2.1 LED Luminescence Principle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
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2.1.1 History and Principle of Lighting Source . . . . . . . . . . . . .
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2.1.2 p–n Junction and the Principle of LED
Luminescence . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
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2.2 Radiation and Non-radiation Recombination . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
2.3 LED Optical and Electrical Characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
2.3.1 LED Quantum Efficiency . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
2.3.2 Radiation Spectrum . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
2.3.3 Basic Photometric Concepts in LED . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
2.3.4 Electrical Characteristics of LED . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
2.4 Principle of White LED . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
2.4.1 The Principle of Three Primary Colors
and Addition of Light . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
2.4.2 The Realization Method of White LED . . . . . . . . . . . . . . 15
References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
3 Properties and Testing of Group III-Nitride LED Materials . . . . . . . 19
3.1 Crystal Structure and Band Structure of Group III Nitride . . . . . . 19
3.1.1 Crystal Structure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
3.1.2 Band Structure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
3.2 Polarization Effect of Group III Nitride Materials . . . . . . . . . . . . . 23
3.2.1 Polarization Effect . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
3.2.2 Influence of Polarization Effect . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
3.3 Doping of Group III-Nitride LED Materials . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
3.3.1 Doping of Nitride LED Materials . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
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